利用国家气象信息中心CLDAS格点温度实况、中央气象台SCMOC格点温度预报以及山西省站点观测温度,采用非独立性检验综合评估CLDAS在山西区域的适用性。在此基础上,采用滑动训练期订正方案,基于格点实况开展SCMOC温度预报场的客观订正。结果表明:(1)复杂地形对山西CLDAS格点温度实况的精度有一定影响,但最高气温的分析精度优于最低气温,表明地形对最低气温的偏差影响更显著,高海拔地区CLDAS最低气温一般对应为负偏差,低海拔地区一般对应为正偏差。(2)CLDAS格点温度实况的偏差空间分布具有时间延续性,进行简单的系统偏差订正后,最高、最低气温格点实况的精度分别提升1.1%、9.7%,与站点观测更为吻合。(3)基于改进后的CLDAS格点温度实况,采用滑动偏差订正方案,显著改善了山西省SCMOC温度预报的准确率。2019年,滑动偏差订正后的24 h时效最高、最低气温预报准确率较SCMOC温度预报分别提升2.7%、4.7%,订正后的短期温度预报质量有较大提高,优于预报员主观预报。

基于快速循环同化的华北睿图模式的探空分析场和预报场，针对山西4类强对流天气的环境参数特征进行对比分析，归纳强对流天气分类判别指标及判据。在此基础上，设计山西强对流天气的分类预报方案，计算网格点上不同类型强对流天气发生概率，初步探讨山西强对流天气分类预报的可能性。结果表明：（1）对流有效位能、K指数、中低层温差、低层水汽饱和度、中层温度以及低层垂直风切变等参数，对甄别山西强对流天气的类型有一定指示意义。（2）山西冰雹、雷雨大风天气与短时强降水、雷暴天气存在差异的主要环境参数是低层（0~3 km）垂直风切变和600 hPa温度。以20 ℃为阈值的700 hPa与500 hPa中低层温差可用来区分雷雨大风与短时强降水、冰雹、雷暴天气；以4 ℃为阈值的700 hPa温度露点差可以区别短时强降水与冰雹、雷雨大风、雷暴天气。以上可作为山西强对流天气分类的基本判据。（3）分类预报方案对山西夏季强对流具有一定的预报能力，一定程度上能够从大范围强对流过程中捕捉到可能发生雷雨大风、短时强降水、冰雹的区域，该方案的短时预报能力略高于预报员主观预报的平均水平，TS评分约提升0.01~0.06。

利用山西省109个国家站1960—2019年逐日降水量、2019年9月逐时降水量以及1980—2019年欧洲中期天气预报中心1°×1°逐6 h再分析(ERA5)资料,对2019年9月10—11日山西中南部区域性极端暴雨过程的异常特征及其成因进行分析。结果表明:(1)此次降水过程影响范围大、持续时间长,46站发生极端日降水事件,其中11站日降水量突破9月历史极值。(2)对流层中低层水汽、热力、动力条件均优于1980年以来山西中南部区域性暴雨过程的平均态,不同物理量的标准化距平绝对值(|N|)均达到2.5以上,超过历史相关统计值的上四分位值,尤其是水汽和热力条件表现出一定的极端性。(3)副高位置异常偏西、偏北且强度异常偏强导致中低层水汽和能量输送异常充足,山西中南部地区西边界和南边界的水汽输入对极端降水的发生发展起到重要作用。(4)倾斜上升的西南暖湿气流中存在位势不稳定层,700 hPa暖式切变线和地面冷锋触发对流,回波持续通过暴雨区产生“列车效应”;稳定的切变线与异常的低层冷垫提供持续的动力条件,长时间维持异常充沛的水汽和水汽辐合是区域性极端暴雨的主要成因;大范围物理量场异常是导致此次极端降水事件发生的主要因素。

应用太原1996—2015年7个国家气象站、2008—2015年63个区域站6—9月逐时降水资料及相关探空、地面观测资料，对太原短时强降水日环流配置进行天气学分型，分析各流型下关键环境参数分布特征。结果表明，太原发生短时强降水的500 hPa环流形势有四种：冷涡型、高空槽型、高空槽加副高型、西北气流型。太原短时强降水常发生在比较温和的对流有效位能（CAPE）环境下，大部分过程CAPE值≤1500 J·kg-1，冷涡型则≤1000 J·kg-1。西北气流型850 hPa与500 hPa温差（ΔT850-500）大，静力不稳定度比其他型更强，且500 hPa有明显的干层存在。高空槽加副高型K指数大，且暖云厚度均值达3576 m，明显大于其他型2471～2608 m的均值。冷涡型全部、高空槽型85%的过程出现在弱0～6 km垂直风切变环境下，而高空槽加副高型、西北气流型0～6 km垂直风切变相对较大，35%以上达到中等强度。冷涡型、西北气流型短时强降水太原上空700 hPa水汽常比850 hPa更充沛。太原超过70 mm·h-1的极端降水出现在西北气流型下，有中等强度的CAPE值、强层结不稳定、弱0～6 km垂直风切变、3550 m以上暖云厚度，中低空水汽充足，这些环境参量的配合对强降水效率有很好的指示意义。